机床与液压杂志

机床与液压杂志2025年第4期

• 不同箔片结构气体动压轴承动静态特性分析

  李东东，贾晨辉，张飞，路艳辉，杨鲁强

  基于有限元软件Ansys Workbench，建立不同箔片结构气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型，采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟，探讨了不同转速和偏心率对不同箔片结构气体轴承动静态性能的影响规律。仿真结果表明：转速和偏心率与轴承的承载力成正比，与偏位角成反比；主刚度系数与转速和偏心率成正比，主阻尼系数与转速成反比；在相同的转速和偏心率下，五瓣式轴承的承载能力最大，五瓣式箔片轴承的稳定性优于三瓣分离式箔片轴承。

• 基于深度学习的轴承故障小样本扩容及智能诊断

  刘迪洋，张清华，胡勤

  由于轴承长期处于正常运行状态，从而使得可采集的故障数据十分有限，缺少足够的故障数据导致它与正常数据之间产生了数据不均衡问题。为了解决该问题，提出一种改进的深度卷积生成对抗网络与Swin Transformer模型相结合的故障诊断新方法。对轴承的振动信号进行连续小波变换(CWT)将其转化为时频图；构建改进的深度卷积生成对抗网络对故障信号生成的时频图进行样本扩容，以解决其样本不均衡问题；最后利用Swin Transformer模型完成对轴承故障的分类识别。实验结果表明：所提方法不仅可以生成与真实样本相似度较高的生成样本，同时能准确有效地对轴承的各类故障进行分类识别。

• 摆线针轮行星传动系统时变可靠性建模与分析

  李垚，张栓，邓月，倪高翔，方子帆，杜雪松

  针对精密减速器摆线针轮行星传动系统服役可靠性问题，考虑关键传动构件力学性能和弹性变形，将太阳轮、摆线针轮和针齿等传动构件进行柔性化处理，建立摆线针轮行星传动系统刚柔耦合动力学模型，分析关键传动构件的动态特性。结果表明：太阳轮输入转矩相对误差为0.96%，行星架输出角速度相对误差为0.06%，验证了传动系统刚柔耦合动力学模型的正确性。采用模糊函数和区间不确定性方法，表征关键传动构件的强度退化过程，基于应力-强度干涉理论和威布尔分布，建立减速器齿轮系统和轴承系统时变可靠性模型，探究强度退化和参数不确定性对摆线针轮行星传动系统关键传动构件的时变可靠性和灵敏度的影响规律，并提出摆线针轮行星传动系统失效风险图。结果表明：在关键构件服役 5 000 h后，摆线轮的可靠度(0.91)在服役过程中最低，是传动系统最薄弱的环节；系统服役时间越长，强度退化导致系统失效的风险越大。

• 交叉簧片型弹性组件的力学建模和实验分析

  李琦，高宏

  基于柔性关节的弹性组件设计以及其研究现状，提出一种交叉簧片型弹性组件的设计思路。采用简化柔性梁模型和假设广义力的方法，引入4个曲线积分参数，推导交叉簧片型弹性组件的单元刚度矩阵，对全局刚度矩阵和柔度矩阵计算和建模。结果表明：引入4个参数的理论值与仿真值误差小于9%，随着组件数量的增加，参数误差均小于1.24%，证明可用引入的参数表示统一单元刚度矩阵，使单元刚度矩阵简单化、统一化，为交叉簧片型弹性组件构建单元刚度矩阵提供了一种通用的方法。然后，应用单元刚度矩阵模型对变截面簧片型弹性组件进行理论分析，同时进行有限元分析和实验验证。结果表明：施加单一作用力，位移和角度的理论值、仿真值和实验值具有良好的一致性，误差小于5%，证明文中所提统一单元刚度矩阵模型应用于交叉簧片型弹性组件的合理性。

• 双圆盘转子不平衡量相位差组合振动特性研究

  张文华，蔡亚东，乔有涛，秦楠，王永岩

  使用有限元仿真与实验分析相结合的方法，研究旋转机械双圆盘转子的振动特性。使用SolidWorks建立转子的三维模型，使用ANSYS Workbench完成了转子的有限元建模与模态分析，得到转子的各阶固有频率与临界转速。充分考虑不平衡量的大小和相位差对转子的振动影响，使用Campbell图计算各种不平衡情况下转子的一阶临界转速。对转子进行模态实验，将所得结果与仿真结果进行对比。结果表明：临界转速远大于工作转速；随着不平衡质量的增大，转子的一阶临界转速逐渐减小，降低趋势逐渐加强；对于相同的不平衡量，当其作用于两个圆盘时，一阶临界转速更低；当不平衡质量间的相位差从0°增加到90°时，转子的一阶临界转速逐渐增大；当两者相位差从180°增加到270°时，转子的一阶临界转速逐渐减小，并且在90°和270°时数值近似相等。该研究成果可为转子系统中由于不平衡量引起的临界转速变化规律提供一定参考。

• 基于TOC/TRIZ理论的数控机床自动夹具创新优化设计

  张万明，宫翔，李国芹，张鹏程，李文斌

  数控机床夹具是数控加工中最重要的构件之一，其装夹效果和效率对产品的加工质量和生产效率有重大影响。为了提高产品的加工质量和降低生产成本，融合约束理论TOC和发明问题解决理论TRIZ并将其应用于自动夹具的优化设计当中。首先应用TOC对夹具的问题进行综合分析，找出导致自动夹具装夹效果不佳的7个关键因素；然后借助TRIZ理论对问题进行求解，形成12种设计方案；最后运用理想化水平计算公式对12种方案进行理想化评价，通过6种较优方案的组合优化，得到最终的具有自清洁能力的数控机床自动夹具设计方案。并通过仿真验证了该设计方案的可行性。通过TOC/TRIZ理论对数控机床夹具进行优化设计，为相关装置的设计提供理论基础和实践案例。

• 基于判别字典学习的刀具磨损状态分类

  罗长源，袁德志，李申申，朱锟鹏

  传统的数据驱动刀具磨损状态分类依赖于特征的提取与选择，极大影响分类性能。为了实现自动提取刀具磨损状态对应的特征，提出一种基于判别字典学习的刀具磨损状态分类模型(DDLC)，此模型联合用于稀疏表示的判别字典和用于模式识别的线性分类器,模型的结构简单、复杂度低、准确率高。在训练阶段，为了增强字典学习的可判别性，在字典学习过程中引入判别稀疏编码误差、重构误差和分类误差，建立了统一的字典学习优化目标。同时将多方向力进行数据级融合作为模型的输入信号。与其他经典的刀具磨损状态监测模型进行比较，所提模型的准确率和F1分数分别为98.46%和97.62%，证明了DDLC方法在刀具磨损状态分类方面的有效性和优越性，其检测精度满足实际加工需求，为刀具磨损状态监测提供了一种新方法。

• 无人驾驶宽体自卸车线控液压转向系统的动态特性分析

  张志峰，马宁，郑闻豪，姚运仕

  智慧矿山建设促使无人驾驶电驱矿车技术逐渐成为研究热点，而转向控制技术的优劣直接决定无人驾驶矿车的行驶稳定性和安全性。为了使全液压转向系统可以在无人驾驶场景下实现主动转向，以国内某135型电驱矿车的全液压转向系统为研究对象，建立线控液压转向系统模型，然后开展AMESim-Adams联合仿真分析和现场测试。结果表明：动态优先阀可以通过输入信号调节流量；转向油缸作为转向系统执行机构，可以快速、准确地完成转向任务；控制系统可以根据输入信号控制转向器的转向和停止，实际转角和输入转角基本吻合。该转向系统模型能够反映样车转向系统的动态特性，可为研究无人驾驶场景下线控转向的性能提供理论依据。

• 改进Sobol法在自由曲面测量仪几何误差分析中的应用

  席建普，张通通，邓丽娟，岳永高，聂子凯，刘释聪

  在自由曲面的测量过程中，几何误差的引入几乎无法避免，而这些误差会严重影响测量结果的精度。针对此问题，以自由曲面测量仪为研究对象，基于多体系统理论建立误差模型，然后运用Sobol方法和准Monte Carlo算法对几何误差元素及其耦合效应进行灵敏度分析，识别严重影响测量结果的关键误差元素。通过分析自由曲面测量仪在不同位置下的几何误差元素灵敏度系数，从21项几何误差中识别出9项对自由曲面测量仪测量精度影响较大的关键项，并对灵敏度分析结果进行了误差补偿仿真验证。结果表明：补偿关键误差后，沿X、Y和Z方向的测量精度分别提升了77.1%、65%和83.3%，说明该方法能够有效辨识出自由曲面测量仪的关键几何误差项。

• 基于改进AKAZE算法的数控铣削刀具三维图像重建

  陈渊，王海雄，易怀安

  为了对铣削加工刀具磨损进行精确在线检测，使用改进AKAZE算法对数控铣刀切削部位的特征进行提取与匹配，从而实现铣刀三维图像的重建。搭建铣刀三维图像重建系统，实现了图像的稀疏点云重建、密集点云重建、三角网格模型重建和纹理映射功能；分析特征匹配算法的主要思想和实现步骤，最后通过实验验证所提方法的可行性。结果表明：改进的CAKE算法提高了铣刀三维重建的效率，重建时间减少到1.15 s；与SIFT、SURF、AKZE算法相比，重建过程中稀疏点云的数量增加了8.3%、 2%、13.7%,密集点云数量增加了11.8%、 6.4%、17.7%,三角网格数增加了2.7%、1.7%和3.7%，模型质量相比其他算法明显提高。

• 基于滑模自抗扰的液压阻尼器试验台加载位移跟踪控制研究

  胡佳，强红宾，刘凯磊，康绍鹏，杨静，王联

  针对液压阻尼器试验台在位移加载过程中易受非线性因素、参数不确定及未知扰动影响的问题，提出一种滑模自抗扰控制策略。针对传统自抗扰控制器结构复杂及响应速度慢的问题，通过设计滑模状态误差反馈控制率来代替传统自抗扰控制中的非线性状态误差反馈控制率，进而简化控制系统结构并提高响应速度，并运用李雅普诺夫理论分析该方法的稳定性。搭建Simulink仿真模型进行仿真分析，针对控制模型参数采用遗传算法进行优化；搭建试验台进行验证并对比自抗扰控制、滑模控制及滑模自抗扰控制性能。结果表明：滑模自抗扰控制兼具自抗扰控制稳态误差小、抗扰性强以及滑模控制调节速度快的特点，提升了液压阻尼器试验台的位移跟踪控制准确性。

• 基于交叉耦合的液压伺服系统积分鲁棒协同控制

  樊雕，刘昊，速映

  针对含有未知系统动态、外部时变干扰及作用力纷争的4台液压马达位置同步控制系统，提出一种基于相邻交叉耦合控制的积分鲁棒协同控制策略。将被控平台划分为4台液压马达独立控制的位置伺服系统，设计积分鲁棒控制策略处理系统匹配的和不匹配的模型不确定性，实现单液压马达驱动系统的高精度轨迹跟踪性能。同时，采用PI耦合控制器补偿相邻两液压马达之间的位置误差或作用力误差，从而实现4台液压马达协同控制的目的。基于Lyapunov稳定性理论证明了单液压马达伺服系统的稳定性。最终，通过联合仿真验证了所提控制策略的有效性。

• 基于完全分布式架构和双变控制的电动挖掘机能耗优化分析

  杨海，苏利强，李怀义，刘晓辉

  针对传统集中式架构电挖传动效率低下、续航时间短的问题，提出基于完全分布式架构和双变控制的电动挖掘机。设计挖掘机动力系统与液压系统分布式构型，并分析分布式构型的工作原理与控制方法，根据系统构型设计双变控制策略，通过AMESim-Simulink联合仿真验证双变控制在单个电机泵系统中的控制效果，可知双变控制系统传动效率优于定转速控制与定排量控制。最后根据分布式系统架构与双变控制原理，搭建纯电动中型挖掘机整车仿真模型。结果表明：在相同挖掘甩方工况下，分布式架构挖机整车系统效率为71.7%，高于集中式架构传统挖机（48.5%）；与传统挖掘机对比，所提双变控制分布式架构的挖掘机整车能耗降低30.6%。

• 多作用内曲线马达柱塞滚子摩擦副弹流润滑特性分析

  杨国来，谢万耀，曹文斌，杨鹏强，孙丽霞

  柱塞滚子摩擦副润滑性能是影响低速大扭矩液压马达寿命及可靠性的关键因素。在充分考虑油液的弱可压缩性和黏压特性的基础上，建立柱塞滚子的非稳态弹流润滑系统数值计算模型，在内曲线马达额定转速和最大工作压力条件下，研究马达柱塞滚子摩擦副在一个作用幅角内油膜压力分布、固体域变形、油液泄漏量、最小油膜厚度以及油膜润滑形式。结果表明：油膜高压区主要分布在进油阶段靠近通油孔和回油阶段远离通油孔的滚子孔承载面区域，以及回油阶段靠近通油孔的滚子孔侧壁面区域;油膜负压区主要分布在滚子孔靠近缺口的两侧壁面区域，以及进油阶段远离通油孔和回油阶段靠近通油孔的承载面区域；固体域主要发生滚子孔承载面下凹变形和两侧壁面扩大变形；油液泄漏量在进油阶段变化稳定，回油阶段变化剧烈；随着马达的旋转，最小油膜厚度先减小后增大，油膜处于全膜润滑状态。

• 不同油腔参数下的静压轴承油膜载荷特性分析

  焦博文，王星洪，高新华，赵春江，边强

  为了探究油腔对静压油膜轴承承载特性的影响，基于流体力学理论和Fluent软件，提出静压滑动油膜轴承有限元分析模型；分析油腔厚度、转子转速、油腔夹角和壁面粗糙度对油膜压力峰值的影响。结果表明：在油膜连续的前提下，随着静压滑动轴承油腔厚度的增加，油膜压力峰值减小；随着油腔夹角的增大，油膜压力峰值先减小后增大；当轴承转速增加时，油膜压力峰值均呈现上升趋势，过大的转速会使得油膜的承载中心发生偏移，进而导致轴承偏心，且可能导致供油不充足；油腔壁面是否粗糙对润滑特性影响明显。

• 液压伺服滑阀小开度动态阀口冲蚀特性研究

  刘新强，林广，冀宏，王聪，肖尧，齐铭桦

  针对液压伺服滑阀动态阀口冲蚀磨损的问题，运用Fluent中的离散相模型（DPM）计算分析液压伺服滑阀动态阀口的冲蚀机制和影响因素。结果表明：与固定开度的阀口相比，动态调整过程中提高颗粒冲击频次会显著强化油液中污染物对工作边的冲蚀作用，阀芯工作边平均冲蚀率从6.55×10-9kg/(m2·s)增大到8.32×10-7kg/(m2·s)；阀套工作边平均冲蚀率从2.59×10-8kg/(m2·s)增大到6.69×10-6kg/(m2·s)。中频小幅时的工作边平均冲蚀率最大，阀芯和阀套工作边平均冲蚀率均在100 Hz时达到最大值，分别为2.69×10-6、1.16×10-5kg/(m2·s)；阀芯和阀套工作边平均冲蚀率在振幅5 μm时达到最大值，分别为6.4×10-6、2.38×10-5kg/(m2·s)；并通过测量阀口工作边形貌与圆角半径验证了仿真的有效性。

• 新型双气腔复合结构气动软体执行器设计与性能测试

  许建明，张宏杰，侯妍妍，孙亮

  为了提升双气腔复合结构气动软体执行器的抓取力输出性能和抓取稳定性，综合有限元分析和正交试验法，分析了快速、慢速气动网络结构弯曲变形、力输出能力的影响因素与相关规律，提出一种新型的双气腔复合结构气动软体执行器。该新型气动软体执行器根部采用慢速气动网络，以增强执行器的结构刚度；执行器前部采用变高度快速气动网络，以充分利用该结构的变形能力。基础特性测试结果表明：新型双气腔气动软体执行器与改进前的执行器具有相似的变形能力，其最大末端输出力可达2.51 N，相较于改进前的执行器（2.04 N）提高了23.0%。抓取性能测试结果表明：当采用三指抓取模式时，新型执行器在包络抓取中能够保证执行器与目标物体之间的有效接触面积，能够稳定抓取质量为1 kg的砝码，是改进前最大抓取质量的2.5倍，展现出良好的应用前景。

• 航空燃油控制系统滑阀内颗粒运移特性研究

  刘宇昊，冀宏，陈乾鹏，柴文伟，罗畅敏，潘鹤

  颗粒污染会导致阀芯卡滞，从而影响燃油系统的可靠性。为了研究航空燃油控制系统中颗粒侵入滑阀间隙的机制，基于CFD方法建立颗粒在阀腔内运移的仿真模型，模拟颗粒在阀腔内的运移过程与颗粒侵入间隙的过程；设计滑阀二维模型的可视化试验，使用高速摄像技术拍摄颗粒在阀腔中的运移过程以及停机一段时间后颗粒沉积的情况。结果表明：颗粒在阀腔内残留率为21.7%，侵入出口间隙和入口间隙的侵入率分别为4.2%和1.3%，侵入出口间隙的颗粒数量多于侵入入口间隙的，当间隙尺寸较长时，颗粒更容易滞留在间隙内。

• 基于内部突变条件的柱塞副摩擦学性能研究

  刘建禧，卢艳，张镐，龙俊志，王天慈

  为了揭示高功率密度轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学性能，引入柱塞副微动姿态下的雷诺方程，考虑柱塞副油膜温度黏度以及弹性变形的影响，建立基于热流固多场耦合油膜分析模型，通过热流固模型对比分析不同负载下柱塞副油膜模型的变化特性。结果表明:高压加剧了柱塞的偏心倾斜，导致柱塞副油膜厚度分布不均匀，在高低压切换时,内部压力突变导致出现油膜压力尖峰，而油膜温度升高导致油膜黏度降低，导致油膜支撑力减弱，使得柱塞副产生较大的变形破坏，最终导致柱塞副泄漏量过大。基于此，在柱塞表面进行波浪形结构设计，以平衡油膜厚度分布，降低黏温效应的影响。结果表明：采用波浪形结构改善了黏温效应导致的油膜支撑力不足的问题，减少了柱塞表面变形，使高功率密度轴向柱塞泵的泄漏量减少5.7%。

• 高转速轴向柱塞泵滑靴副强度与摩擦仿真

  李少年，杨龙涛，李曦，陈世豪，张子骞

  针对高转速轴向柱塞泵滑靴副受到周期性压力的作用，易造成润滑失效和损坏的问题，进行滑靴副强度与摩擦仿真研究。建立滑靴副流体域模型，通过流场仿真得到滑靴副流场特征分布；通过流固热耦合仿真和摩擦仿真，分别得到滑靴变形、应力分布和磨损量；最后开展滑靴副材料的摩擦磨损试验，分析滑靴副的摩擦学特性。结果表明：油液从滑靴中心油腔向外辐射流动，压力沿半径向外呈对数规律递减；滑靴底面变形量沿半径方向逐渐增大，最大变形出现在外边缘处，为8.842×10-3mm；滑靴受到最大应力出现在密封带处，为1 095.1 MPa；摩擦仿真发现滑靴磨损量因滑靴在斜盘上径向位置的不同而不同，最大磨损量为9.067 6×10-4mm3；滑靴密封带的变形量沿半径方向由内向外逐渐增大；沿斜盘半径方向，滑靴外侧较内侧的磨损大；摩擦副的摩擦因数较为稳定，约为0.168，滑靴试件磨损率的仿真结果比试验结果小1个数量级。

• MT-2型缓冲器结构劣化行为分析

  杨能普，张泉，黄刚，刘宸希，周苗

  针对MT-2型缓冲器内部结构的磨损退化问题，采用ABAQUS仿真软件，结合其几何特征和作用原理建立三维有限元模型，仿真分析了不同冲击速度下缓冲器整个内部结构的应力、温度分布变化规律。实验结果表明：在10.8 km/h的冲击速度下，缓冲器楔块以及动板结构不均匀区域最大应力可达980 MPa，远超其屈服极限；缓冲器楔块垂向接触面中、上、下的应力强度集中区呈现由强至弱的趋势；与楔块不同，动板整个截面上、中、下的应力变化呈现从强到弱的趋势，容易导致楔块以及动板出现凹型或梯度型磨耗；各接触主要摩擦面间的温升现象与结构应力具有相似的分布变化规律。

• 基于ICEEMDAN算法的高速双圆弧斜齿轮泵振动试验特性分析

  董庆伟，李博，李阁强，韩帅康，皇甫科维

  针对双圆弧斜齿轮泵高速工况下引起的振动问题,以过渡曲线为正弦曲线的双圆弧斜齿轮泵为研究对象，搭建液压工作站，以转速与压力负载为变量，采集不同转速与压力负载下泵的进油口、出油口与泵体上侧的振动信号，然后对数据进行时、频域分析。在此基础上，基于增强型完全集合经验模态分解 (ICEEMDAN)算法对数据进行特征提取，通过模糊熵与峭度构建的综合指标选取内在模态函数分量（IMF）进行分析，得到双圆弧斜齿轮泵在不同转速和压力负载工况下的振动特性。结果表明：在所测工况下，出油口区域的振动幅度普遍高于进油口和泵体上侧区域，而且压力负载对泵的振动分布具有一定影响；在恒定压力负载下，泵的振动幅值随转速的提高而增加，且这种增长随转速的提高而加剧；在恒定转速下，泵的振动幅度整体趋势随着压力负载的增加而上升，但在特定压力负载点出现下降。

• HPC07型高温高压高产气体封隔器密封性能的分析与实验

  靳荣博，季正欣，徐海珍，乐容昌，贺育贤，易先中

  针对气体封隔器在高温高压高产气井下的密封失效问题，以HPC07型封隔器为例，建立胶筒密封系统有限元模型，通过实验得到胶筒单元本构关系，分析胶筒密封面上的有效接触应力及密封性能，研究胶筒的温度、材料和工况等参数对气体封隔器密封性能的影响，开展胶筒坐封接触压力实验。结果表明：坐封完成时，密封单元的最大接触应力出现在端胶筒，为31.72 MPa，最大密封系数出现在中胶筒，为599.91 MPa·mm；随着胶筒温度的增加，接触应力与密封系数逐渐增大，177 ℃时达到最高；接触应力和密封系数随摩擦因数的增大而减小，摩擦因数为0.2~0.4时下降显著；端胶筒平均接触应力理论计算与仿真的误差为0.02%，坐封实验下的胶筒修正系数为0.775~0.822。

• 前缘狭缝对NACA0015水翼非定常空化的影响

  解浩，孟国亮，林小军，李宝栋

  为了深入研究狭缝对翼型前缘片状空化的影响，采用基于Mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型的数值模拟方法，对带有不同角度狭缝的翼型进行瞬态高精度数值模拟。通过分析不同插槽角度下的压力、速度以及空泡形态演变，分析插槽对片状空化的抑制机制。结果表明：回射流是导致空泡不稳定的主要原因；狭缝出口处产生射流，并干扰了导致空泡脱落的回射流，从而抑制空泡的生长和脱落；同时，当狭缝夹角大于55°时，翼型后半段起始部位的空泡尺寸显著减小，空化抑制效果更加明显，为水翼空化被动控制提供了新的理论依据和技术支持，对提高水力机械的性能和寿命具有重要意义。

• 履带牵引首绳更换装置液压提升系统节能特性研究

  黄广平，寇子明，薛佳保，成爱明

  传统履带牵引首绳更换装置液压提升系统通过利用平衡阀在液压回路中建立适当的反压力，用于实现负负载的平稳下降，但在轻载和时变负载的情况下会造成液压系统能耗大、效率低和发热严重等问题。为此，在传统液压提升系统中，通过采用图解法分析平衡阀先导比、设定压力等关键参数与系统能耗的关系，提出使用外部压力源流独立控制先导压力的方法控制平衡阀的开启，设计一种基于平衡阀先导压力独立控制的新型液压提升系统。利用液压系统仿真软件AMESim建立传统液压提升系统和新型液压提升系统的仿真模型，并对2种系统在首绳更换作业工况下进行仿真分析。仿真结果表明：新型液压提升系统具有明显的节能效果，相比传统液压提升系统，其节能效率可达78.24%。

• 集装箱波纹板四缸同步举升器液压系统设计与分析

  王能发，王野牧

  为了满足企业对集装箱波纹板焊接的需求，实现焊接时板材的精确定位控制，设计集装箱波纹板四缸同步举升器液压系统。使用AMESim软件构建包含伺服阀与外负载在内的液压系统位置控制系统模型。基于负载敏感性高的特点，采用平滑的惯性环节复合轨迹曲线为期望位移信号，以降低由于信号突变引起的液压缸不同步的影响；并通过合理补偿伺服阀死区来提高控制精度以及降低成本；对其进行仿真分析及实验验证。结果显示：通过采用比例伺服阀控制液压缸的同步方法，并结合积分分离PI及前馈的复合控制策略，动态同步误差可以控制在±0.4 mm以内，稳态同步误差可以控制在±0.3mm之内，验证了设计的可行性。设计方案能够满足设备的研制要求，为实际生产过程提供了有力的支持。

• 激光粉末床熔融对NiTi/Zr复合材料显微组织及性能的调控机制

  李晟，唐柳琳，闫星辰，邓朝阳，褚清坤，黄正华，郑李娟

  采用激光粉末床熔融增材制造的NiTi形状记忆合金普遍存在延展性低、缺陷多、形状记忆性能调控困难等问题。针对此，通过在近等原子比NiTi合金粉末中加入质量分数为1%的ZrH2粉末，形成NiTi/Zr金属基复合材料，以改善NiTi合金的成形性和力学性能，并通过工艺参数有效调控NiTi合金的相变性能。结果表明：Zr掺杂在合适的成形参数条件下有效抑制了球化现象，从而减少了未熔合缺陷。同时分析了Zr掺杂NiTi形状记忆复合材料的显微组织。结果表明：激光工艺参数能够改变Zr在NiTi基体中的状态，形成Zr单质、固溶体、析出相等不同显微组织。示差扫描量热仪和拉伸实验表明：Zr掺杂结合不同的工艺参数能够实现形状记忆性能调控，并在不显著改变弹性模量的前提下同时提高材料的抗拉强度和断裂韧性。

• 液压放大式两自由度压电微动平台建模仿真与控制

  许有熊，庄广锋，朱松青，陈星宇

  传统微动平台采用压电加柔性铰链的方式，存在柔性铰链刚度低、承受载荷小、易损坏等问题。针对此，将压电和液压放大技术的优点应用到微动平台上，提出一种液压放大式两自由度压电微动平台，建立其数学模型，分析其工作机制和性能特点。利用AMESim软件对液压放大机构进行结构性能仿真。结果表明：在腔体体积小、弹簧刚度小的情况下，液压放大机构的位移放大效果最好。搭建AMESim与MATLAB的联合仿真模型进行动态仿真。结果表明：所提液压放大式两自由度压电微动平台能实现高精度定位，为后续的实际应用奠定了基础。最后通过实验验证了仿真结果的准确性。

• 深度生成式故障诊断模型研究

  黄汉坤，岑健，赵必创，司伟伟，王玮樾，潘黄楠

  深度生成模型因强大的生成能力而备受关注。随着研究的深入，深度生成模型成功应用于故障诊断领域，并取得良好的效果。系统介绍传统深度生成式模型受限玻尔兹曼机以及目前主流的深度生成式模型生成对抗网络和变分自编码器；对生成对抗网络典型变体进行分类和梳理，包括基于模型结构改进和基于损失函数改进。同时，将变分自编码器典型变体分为无监督VAE和有监督VAE，并进行系统总结。最后，从样本问题、模型泛化能力、构建新模型3个角度探讨了现有深度生成式模型面临的挑战，并提出未来的研究方向。

• 基于KOA-CNN-BiLSTM-AM的风电齿轮箱故障诊断研究

  龙霞飞，何志成，周凌，刘伟强，梁凯

  为了保障大型风电机组的可靠运行并实现风电机组的早期故障识别，提出一种融合开普勒优化算法（KOA）、卷积神经网络（CNN）、双向长短时记忆网络（BiLSTM）和注意力机制（AM）的深度神经网络早期故障诊断混合模型。对齿轮箱原始振动数据进行预处理，利用CNN+BiLSTM方法建立输入参数和输出参数之间的逻辑关系，并融合AM+KOA方法，自动、有效地提取深层次故障特征信息，改善传统深度神经网络容易陷入局部最优、收敛速度慢、提取特征能力不足而导致诊断效果不佳等问题，实现风电齿轮箱的智能故障诊断。通过对华中科技大学齿轮箱传动系统动力学实验平台的故障数据进行分析，验证了KOA-CNN-BiLSTM-AM方法的有效性和实用性。与现有多种方法进行对比，结果表明：所提方法能够更有效地提取故障特征信息，并具有更高的故障类型识别率。

• 基于PKFF-Transformer的风力发电机故障预测

  杨伟新，赵洪山，张扬帆，张一波，林诗雨

  为了准确预测风电机组故障，提出一种基于PKFF-Transformer风力发电机故障预测模型。针对风电数据高维复杂特性，提出基于皮尔逊核特征融合(PKFF)的特征工程法；通过皮尔逊相关系数(PCC)筛选与机组状态强相关的特征，再采用核主成分分析(KPCA)对筛选数据进行非线性特征融合；将健康状态下的融合特征输入到Transformer模型中构建风电机组温度预测模型；采用滑动窗口法统计预测残差动态特性并确定故障预警阈值；最后，将风电机组实时运行数〖JP2〗据输入训练好的PKFF-Transformer模型进行故障预测。采用我国北方某风电场风力发电机数据进行验证。结果表明：PKFF-Transformer模型能够提前5.6 h预测到故障，且在机组健康状态下没有误报现象；此外PKFF-Transformer温度预测模型的均方误差也比Transformer模型提高了97.39%。

• 手机中框类工件的五轴3D点胶机开发

  魏志丽，唐文艳，米宏润，伍星，梅文宝，侯梦华，吕文阁

  针对手机中框类工件的点胶需求及其板状结构特点，设计五轴3D点胶机。建立基于工业相机的3D视觉系统，采用视觉方法标定相机的旋转轴，利用L-M算法对旋转轴位姿解进行全局优化，矫正径向畸变；使用OpenMVS软件实现工件特征点提取与匹配、相机姿态定位、稀疏点云重建和稠密点云重建等功能，对点云数据进行滤波等预处理，将其投影到水平面并提取边缘轮廓，对边缘轮廓点集进行法线方向的偏移；获得水平面上2D点胶路径的投影，将这些投影点坐标映射回原始三维点云中，得到三维点胶路径上每个点的法向量，确定以（X, Y, Z, B, C）形式的五轴点胶路径。该系统能够精确控制点胶头与工件间距离，并根据当前点法向量调整点胶头方向。点胶机构喷射胶滴直径最小可达0.125 mm，完全满足对该类工件的点胶需求，已在现场应用。